无铅焊料合金粉的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无铅焊料合金粉的制造方法，该无铅焊料合金粉是用于在电路基板的 回流焊安装时将部件与基板接合的焊膏的构成构件。
【背景技术】
[0002] 伴随近年的电子设备的高性能化，要求在一片电路基板上搭载具有各种功能的多 个电子部件，电路基板的高集成化正在发展。
[0003] 在这样的高集成电路基板的安装中，使用的是表面安装（Surface Mount Technology, SMT)方法。SMT方法是如下的方法，即，通过丝网印刷将含有焊料合金粉的焊 膏供给至设置于基板表面的基板电极上，在印刷的焊膏上搭载电子部件后，回流加热至焊 料合金的熔点以上而使焊膏熔融并进行接合。
[0004] 在SMT方法中使用的焊膏通常由直径为100 μ m以下的数10 μ m的球形的焊料合 金粉与液状成分的助熔剂构成。
[0005] 目前，在熔点和可焊性之上，需要强度和长期可靠性的用途中，作为焊料合金粉， 使用在Sn - 3. 5质量％ Ag - 0. 5质量％ Bi的组成中还含有In4~8质量％的Sn - Ag - Bi - In系等的无铅焊料合金粉。需要说明的是，该无铅焊料合金粉除含有Ag、Bi、In以外， 除去不可避免的杂质元素的余量为Sn。
[0006] 按照这样，通过使用在4~8质量％的范围内含有In的焊料合金粉，能够在部件 与基板之间形成强度、长期可靠性优异的焊料接合部。
[0007] 另外，作为通常的无铅焊料合金粉的制造方法，使用离心喷雾法。
[0008] 离心喷雾法是如下的制法，即，在以数万rpm左右的高速旋转的盘上，将加热至高 于熔点数十°C的温度而熔融的合金熔液以每分钟数kg左右的比例由直径数_的喷嘴进行 供给，凭借离心力进行喷雾，使其凝固而粉末化。
[0009] 无铅焊料合金粉的作为直径的分布的粒度分布是对印刷时的品质带来很大影响 的重要参数。
[0010] 粒度分布的幅度宽时，印刷量的偏差变大，牵涉到安装时的不良率的上升、实际使 用中的长期可靠性的降低等。因此，每个焊膏都对焊料合金粉规定了一定的粒度分布。 [0011] 对于焊膏中使用的通常的焊料合金粉，为了形成规定的粒度分布，在制造焊料合 金粉后进行分级，将偏离规定的粒度分布的规格外的粒径的焊料合金粉除去后使用。
[0012] 规格外的粒径的焊料合金粉由于不能使用而成为制造损耗，牵涉到收率降低、能 源浪费、成本增加。
[0013] 因此，在焊料合金粉的制造工序中，从能源、成本的观点出发，需要制造按照规定 的平均粒径使粒度分布的幅度更窄的焊料合金粉。
[0014] 但是,制造 Sn - Ag - Bi - In系等的含有数质量％的In的无铅焊料合金粉时,从 向盘供给熔液至喷雾、凝固的工序中，从凝固开始至完全凝固的时间长，凝固行为不稳定。 具体而言，飞散的熔液以变形的状态固相化，或进一步形成伴生物（satellite)等微粒，或 飞散的多个熔液彼此相互合一化而直径增加。按照这样，对于Sn - Ag - Bi - In系的无 铅焊料合金粉而言，有粒度分布的幅度变宽或大量生成非球状的异形粉的倾向，在收率方 面存在问题。
[0015] 一直以来，作为焊料合金粉的制造方法有如下方法，即，在制造焊料合金粉的过程 中，使盘的转速以相对于规定的转速在± 10%以内的范围内作为条件进行上升或下降的控 制（例如，参照专利文献1)。
[0016] 现有技术文献
[0017] 专利文献
[0018] 专利文献1 :日本特开2008 - 240059号公报
【发明内容】
[0019] 发明所要解决的课题
[0020] 但是，在现有的焊料合金粉的制造方法中，虽然能够通过盘的转速控制来一定程 度控制制造中的平均粒径的变动，但是不能够使粒度分布的幅度变宽或变窄。因此存在如 下问题，即，特别是在含有数质量％的In的无铅焊料合金粉中，相比于与共晶组成相近的 焊料合金粉，粒度分布的幅度变宽。
[0021] 本发明是鉴于上述问题而完成的，目的在于提供一种能够使粒度分布的幅度变窄 地制造含有In的无铅焊料合金粉的无铅焊料合金粉的制造方法。
[0022] 用于解决课题的手段
[0023] 本发明的无铅焊料合金粉的制造方法的特征在于，将含有Ag 3. 0~4. 0质量％、 Bi 0. 1~I. 0质量％、In 4. 0~8. 0质量％、Cu 0. 25~I. 0质量％、并且余量中除去不可 避免的杂质为Sn的熔液，供给于旋转的盘上，使其凭借离心力进行喷雾而粉末化。
[0024] 在所述无铅焊料合金粉的制造方法中，优选所述熔液含有Cu 0. 5~0. 75质量％。
[0025] 在所述无铅焊料合金粉的制造方法中，优选所述熔液含有Ag 3. 5质量％、Bi 0. 5 质量％。
[0026] 发明效果
[0027] 根据本发明，通过使含有In的无铅焊料合金粉进一步含有规定量的Cu,能够使粒 度分布的幅度变窄地进行制造。
【附图说明】
[0028] 图1是表示离心喷雾装置的一例的示意截面图。
[0029] 图2是Sn - Cu二元相图。
[0030] 图3是使Sn - Ag - Bi - In - Cu合金的Cu含有率变化时的相图。
[0031] 图4是表示实施例1 一 3及比较例1的无铅焊料合金粉的粒度分布的图表。
【具体实施方式】
[0032] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0033] 在本发明的无铅焊料合金粉的制造方法中使用离心喷雾法。此时，作为熔液的金 属熔融物，使用在含有Sn、Ag、Bi、In的组成的焊料合金粉中进一步含有规定量的Cu的金 属熔融物。对于构成焊料合金粉的各元素的优选含有率在后叙述。需要说明的是，在无铅 焊料合金粉中实质上不含Pb。另外，在无铅焊料合金粉中，可能不可避免地含有杂质，若该 不可避免的杂质在不损害本发明的效果的范围内则可以含有。作为不可避免的杂质的具体 例，没有特别的限定，可以列举Sb、Ni、Zn、Al等。
[0034] 作为在Sn - Ag - Bi - In系焊料合金中添加的元素，选定Cu的理由如下。
[0035] 首先，若在Sn - Ag - Bi - In系焊料合金中添加规定量的Cu,则如后所述，能够 使液相线温度变低。
[0036] 其次，相比于与Sn具有共晶组成的其它元素，Cu不会对Sn - Ag - Bi - In系焊 料合金粉的机械特性带来较大影响，可以在与以现有的方法制造的Sn - Ag - Bi - In系 焊料合金粉同样的焊接用途中使用。
[0037] 出于以上的理由，优选Cu作为Sn - Ag -Bi - In系焊料合金中添加的元素。
[0038] 接着，对于在Sn - Ag - Bi - In系焊料合金中添加 Cu带来的对烙点的影响进行 说明。
[0039] 图2是关于Sn - Cu系合金的Sn - Cu二元相图。
[0040] 在纯Sn (Cu含有率